第九讲科学计量方法分解
计量基础知识
计量基础知识计量基础知识是现代科学技术中非常重要的一部分。
它研究物理量的测量方法与标准，是实验科学和工程技术的基础。
本文将从计量基本概念、计量的意义、计量方法和计量标准等角度，详细介绍计量基础知识。
一、计量基本概念计量是指通过一定的方法和装置，将物理量的数值与单位联系在一起的科学活动。
在计量中，物理量是可以通过测量得到的基本属性，单位是为了表达物理量数值和测量结果的标准的衡量规范。
二、计量的意义计量在科学、工程和国民经济中具有极其重要的地位和作用。
通过计量，可以准确地描述和表达物理现象，可以为科学实验提供可靠的数据依据，可以为工程技术提供可行的设计方案，可以为贸易交流提供统一的计量标准。
三、计量方法计量方法是指通过一系列的操作和测量步骤，获得物理量的数值的过程。
常见的计量方法包括直接测量法、间接测量法和比较测量法等。
其中，直接测量法是通过直接观察和读数的方式，获得物理量的数值；间接测量法是通过物理原理和数学关系，将所要测量的物理量转化为已知的物理量进行测量；比较测量法是通过将所要测量的物理量与已知的参照物进行比较，确定其数值。
四、计量标准计量标准是指用于量化物理量数值的一套一致的规范和方法。
计量标准分为国际标准、国家标准和行业标准等多个层次。
国际标准由国际计量组织制定和管理，用于在全球范围内保持计量的统一与一致；国家标准由各国计量机构制定和管理，用于在国内建立统一的计量体系；行业标准是根据具体的行业需求，由相关单位或组织制定和管理的标准。
五、计量器具计量器具是进行计量的工具和设备，包括标准器、测量仪器和实验装置等。
标准器是一种已知准确度的计量器具，用于校准其他计量器具；测量仪器是用于对物理量进行测量和记录的工具，如千分尺、量杯等；实验装置是用于进行科学实验和工程测试的设备，如天平、显微镜等。
六、计量误差计量误差是指测量结果与真实值之间的差异。
由于各种因素的影响，测量结果往往无法完全与真实值一致，会存在误差。
计量研究方法
計量研究方法Quantitative Research Methods陳建州南華大學教育社會學研究所與社會學研究所計量研究方法是社會學重要的分析方法之一。
本課程將介紹量化研究的特性及常見的分析方法，並釐清重要觀念，以避免統計的誤用與濫用，使學習者能正確運用，並能獨立完成研究。
課程進度：第一週2008.09.18 課程簡介；選定主題第二週2008.09.25 概念化、操作化與測量陳文俊譯（2005）。
社會科學研究方法。
第五章「概念化、操作化及測量」。
載於Earl Babbie原著，社會科學研究方法（The Practice of SocialResearch），頁161-205。
台北：雙葉。
第三週2008.10.02 指數、量表及分類法陳文俊譯（2005）。
社會科學研究方法。
第六章「指數、量表及分類法」。
載於Earl Babbie原著，社會科學研究方法（The Practice of SocialResearch），頁207-243。
台北：雙葉。
第四週2008.10.09 抽樣、問卷設計陳文俊譯（2005）。
社會科學研究方法。
第七章「抽樣的邏輯」。
載於Earl Babbie 原著，社會科學研究方法（The Practice of Social Research），頁245-297。
台北：雙葉。
陳文俊譯（2005）。
社會科學研究方法。
第九章「抽樣調查」。
載於Earl Babbie 原著，社會科學研究方法（The Practice of Social Research），頁329-382。
台北：雙葉。
第五週2008.10.16 問卷處理與列表實例示範。
第六週2008.10.23 抽樣分配、點估計、信賴區間Chap 6-9, Wonnacott T. H. and R. J. Wonnacott (1990).Introductory statistics for business and economics. New York : John Wiley &Sons.江建良（1999）。
科学计量学的基础理论与方法
科学计量学的基础理论与方法科学计量学是指将数学、统计学、信息学等多种学科相结合，研究科学信息的来源、传播和应用等问题的一门学科。
它是对科学与技术进行量化、分析和评价的一种方法论体系，旨在提高科学研究和技术创新的质量和效率。
本文将介绍科学计量学的基础理论与方法。
一、指标体系指标是衡量事物性质和特征的量化标志，它是科学计量的基础。
在科学研究和技术创新中，为了衡量和评价研究成果的质量和影响力，需要建立一套科学、准确的指标体系。
具体来说，指标体系应包括以下内容：1.指标选择。
在建立指标体系的过程中，需要明确研究对象的性质和特征，从众多的指标中选择最具代表性和可操作性的指标。
2.指标分类。
根据指标的性质和用途，将指标划分为不同的类别，便于对指标进行分析和评价。
3.指标权重。
不同指标对于研究对象的质量和影响力有着不同的贡献度，因此需要根据其重要程度和影响力给予不同的权重。
二、科学计量模型科学计量模型是科学计量学中的重要方法之一，它可以帮助研究者建立科学、准确的评价模型，提高科学研究和技术创新的效率。
常见的计量模型包括：1.线性回归模型。
该模型是指在一定条件下，根据自变量和因变量之间的线性关系，来预测因变量数值的模型。
2.结构方程模型。
该模型是指利用多元统计学方法，将复杂的关系系统模型化，以评估变量之间的关系。
3.决策树模型。
该模型是指将一个问题分成一系列小问题，每个小问题都只有两个答案，从而得到最终的答案，每个决策都是一个节点。
三、科学计量方法科学计量方法的选择取决于研究者的研究目的、数据类型和研究对象。
以下是一些常见的科学计量方法：1.文献计量学。
该方法是指利用文献统计方法，分析文献的发展规律、研究重点和趋势等，推断学科的发展方向。
2.网络计量学。
该方法是指利用网络分析方法，分析网络结构和演化规律，揭示网络节点的特征和作用等。
3.实证分析。
该方法是指利用实证数据和统计方法，测试假设，得出结论，以证明或反驳理论。
计量培训课件
计量培训课件一、引言在当今科技迅速发展的时代，计量学作为一门研究测量方法和测量标准的科学，在各行各业中发挥着至关重要的作用。
为了提高我国计量技术水平，培养高素质的计量人才，我们特制定本套计量培训课件。
本课件旨在为从事计量工作的人员提供系统的理论知识和实践技能培训，帮助大家更好地理解和掌握计量学的基本原理和方法，提高计量准确度和工作效率。
二、计量学基础知识1. 计量学定义计量学是研究测量方法和测量标准的科学，旨在实现测量结果的准确、可靠和可比。
计量学包括测量理论、测量技术、测量标准和测量管理等方面。
2. 计量单位制计量单位制是衡量各种物理量的度量系统。
国际单位制（SI）是国际上公认的计量单位制，包括7个基本单位和一系列导出单位。
我国已全面采用国际单位制。
3. 计量误差与不确定度测量结果与真实值之间的差异称为计量误差。
计量不确定度是表征测量结果分散性的参数，用于表示测量值的可信程度。
了解计量误差和不确定度的概念和计算方法，对提高测量准确度具有重要意义。
4. 计量检定与校准计量检定是指对计量器具的计量特性进行检验，以确认其是否满足规定要求的程序。
计量校准是对照已知准确度的计量标准，确定测量仪器或系统所指示的量值与其标准值之间的关系的一种操作。
掌握计量检定与校准的方法和要求，对保证计量准确度至关重要。
三、计量技术应用1. 常用计量器具与设备介绍各类常用计量器具和设备，如电子天平、万能试验机、光谱分析仪等，以及它们的工作原理、操作方法和维护保养。
2. 计量技术在企业生产中的应用分析计量技术在企业生产中的重要性，以典型行业为例，阐述计量技术在提高产品质量、降低生产成本、保障生产安全等方面的作用。
3. 计量技术在科学研究中的应用介绍计量技术在科学研究中的关键作用，以实例说明计量技术在基础研究、技术创新等领域的重要性。
4. 计量技术在民生领域的应用阐述计量技术在民生领域的广泛应用，如环保、医疗、交通等，以及计量技术对提高民众生活质量的作用。
计量的各种方法及应用
计量的各种方法及应用计量方法是指社会科学研究中用来测量研究对象特征或变量的方法。
它通过量化研究对象的特征或变量，从而能够对其进行客观、系统的分析和研究。
以下是常见的几种计量方法及其应用。
1.问卷调查方法是一种常用的计量方法。
通过设计问卷，研究者可以收集大量的数据，了解被调查者的主观看法、态度、意见等。
问卷调查广泛应用于社会调查、市场调查、社会心理学等领域。
例如，在社会心理学研究中，通过问卷调查可以测量被调查者的个性特征、价值观、幸福感等。
2.观察法是指通过观察研究对象的行为、表现等来测量其特征或变量。
观察法具有直接、客观的特点，适用于研究对象的行为、表现等可以被直接观察到的情况。
观察法在教育、心理学、社会学等领域中得到广泛应用。
例如，在教育研究中，可以通过观察学生在教学活动中的表现来测量其学习兴趣、参与程度等变量。
3.实验方法是一种通过人为操作来研究变量之间因果关系的方法。
实验方法通常包括实验组和对照组，通过对实验组和对照组的对比，可以确定不同变量对因果关系的影响。
实验方法广泛应用于医学、心理学、经济学等领域。
例如，在药物研究中，可以通过给实验组和对照组分别服用不同的药物，比较其效果，从而测量药物的疗效。
4.统计分析是一种通过对数据进行整理、描述、计算和推断的方法。
统计分析可以帮助研究者从海量数据中提取有价值的信息，以及进行变量之间的关系分析。
统计分析广泛应用于经济学、社会学、教育学等领域。
例如，在经济学研究中，可以通过统计分析国民经济的发展情况、经济变量之间的关系，来帮助决策者制定经济政策。
5.定性研究方法是一种通过对研究对象进行深入访谈、观察等方法来获得详细描述和理解的方法。
定性研究方法适用于研究对象具有复杂背景、感受、经历等特点的情况。
定性研究方法广泛应用于社会学、人类学、教育学等领域。
例如，在社会学研究中，通过深入访谈、小组讨论等方法可以获取被调查者的观点、经历、认知等，从而深入理解其背后的社会现象和关系。
测量不确定度表述讲座第九讲扩展不确定度的计算道
54中国计量总第五十八期2000.9第九讲扩展不确定度的计算□江苏省泰兴市技术监督局黄战备国家质量技术监督局李慎安911测量结果报告中的合成标准不确定度ucy、扩展不确定度U或Up以及相对扩展不确定度的有效位是否最多不超过两位可否只用一位是。
按规定一位两位均可并不要求都是两位或都是一位。
要注意的是相对扩展不确定度的报告也是1～2位有效。
有些学科长期以来形成的习惯就只用一位例如国际上分布相对原子质量Ar就是如此如:ArC1210111。
也有些学科是一直用两位有效数的例如常数委员会CODATA公布的物理常数。
有些国家有关测量不确定度的标准中明确规定了:当所报告的不确定度的第1位非零的数值是1和2时必须取两位有效数。
其原因是避免这种情况下如只取一位时导致过大的修约误差。
例如:碳原子的相对原子质量AγC1210111其所报告的合成标准不确定度只有一位为01001。
按正常通用修约规则考虑这个值可能是0100149至0100051之间的某个值修约而成其最大可能修约误差约为±015个修约间隔即±010005。
这个值是所报告的不确定度的50。
如此类推当上例括弧中为2时其最大可能修约误差为±01005占所报告的不确定度的25所报告的不确定度以这样大的比例被歪曲似不可接受。
而从3开始如也只报告一位最大只可能被歪曲约161/6似可以接受了这就是这些国家作这样补充规定的出发点。
《JJF1059-1999》与《GUM》一致。
没有这一规定因此任何情况下只给出一位有效数是可以的。
912不确定度评定过程中的不确定度分量及合成标准不确定度的有效位如何确定既然最后报告的不确定度最多是两位有效则为了使得运算过程中的修约误差不致过大应该多保留一位修约为三位有效数值。
913测量结果报告中被测量最佳估计值的有效位应如何确定不论所报告的扩展不确定度是U还是Up也不论其中所采用的包含因子k等于多少或置信概率p等于多少被测量的最佳估计测量结果的有效位都取决于扩展不确定度U或Up所给出的值。
计量方法
计量方法计量方法是指为了对某一现象或者对象进行测量而采用的方法和工具。
在各个领域中，都需要进行科学的数据收集和分析，以便能够更好地理解事物的本质和特征。
计量方法的选择和应用对于研究结论的准确性和可靠性至关重要。
本文将对计量方法的概念、分类、应用以及相关注意事项进行详细介绍。
一、计量方法的概念和分类计量方法是指用于测量和评估某种特定现象或者对象的方法和工具。
它可以分为定性方法和定量方法两大类。
定性方法主要侧重于描述和分析事物的质性特征，如颜色、形状、大小等，而定量方法则主要通过数值化表示和分析事物的数量特征，如长度、重量、年龄等。
在定量方法中，又可以细分为直接测量和间接测量两种。
二、计量方法的应用计量方法被广泛应用于各个领域，包括自然科学、社会科学、医学、教育等。
在自然科学领域，计量方法常用于物理学、化学、生物学等实验研究中，用于测量和分析各种物理量、化学反应和生物现象。
在社会科学领域，计量方法则常常用于心理学、经济学、社会学等研究中，帮助研究者收集和分析大量的数据，从而得出科学的结论。
在医学和教育领域，计量方法则用于评估和测量人们的身体健康状况、学习能力和知识水平。
三、计量方法的选择和注意事项选择适当的计量方法是确保研究结果准确和可靠的重要一环。
在选择计量方法时，需要考虑到以下几个因素。
首先，需要明确研究目的和问题，确定需要测量的特定现象或对象，以便选择相应的计量方法。
其次，需要了解和掌握所选择计量方法的原理和操作步骤，确保能够正确地进行数据收集和分析。
同时，还需要考虑研究成本、时间和人力资源等因素，选择既能够满足研究需求又具有可行性的计量方法。
在进行数据收集和分析时，也需要注意以下几点。
首先，需要保证数据的准确性和可靠性，避免因为数据采集和测量误差导致结论的错误。
其次，需要注意样本的选择和样本量的确定，确保样本能够真实、全面地反映总体的特征。
同时，还需要注意数据的分析方法和统计学原理的正确应用，避免因为错误的数据分析方法导致得出错误的结论。
第九章施肥原理与计量施肥
一、养分平衡法
养分平衡法是以作物与土壤之间养分供求 平衡为目的，根据作物需肥量与土壤供肥之差， 平衡为目的，根据作物需肥量与土壤供肥之差， 求得实现计划产量所需肥料量。计算公式为： 求得实现计划产量所需肥料量。计算公式为：
计划产量所需养分量（Kg/亩）－土壤供肥量（Kg/亩） 亩 亩
施肥量＝
（Kg/亩） 亩
x＝ ＝
Px/Py－b1 － 2 b2
求最高产量时的施肥量， 求最高产量时的施肥量，即达到最高产量的 边际产量等于零的施肥量。 边际产量等于零的施肥量。 dy/dx＝0 ＝ b1+2 b2x＝0 ＝ b1， b2为已知值，代入可求出 即最高产量 为已知值，代入可求出x即最高产量 的施肥量。 的施肥量。
三、报酬递减律和米采列希学说
（一）报酬递减律：18世纪经济学家提出 报酬递减律： 世纪经济学家提出
从一定土地上所得到的报酬， 从一定土地上所得到的报酬，随着向该土 地投入的劳动和资本量的增大而增加， 地投入的劳动和资本量的增大而增加，但随 着投入的单位劳动和资本量的增加， 着投入的单位劳动和资本量的增加，报酬的 增加却逐渐减少。 增加却逐渐减少。
2、测土法 、
利用化学法测定， 利用化学法测定，并利用土壤养分利用 系数进行校正。 系数进行校正。 土壤有效养分校正系数（％） ＝
缺素区作物吸收养分量（Kg/亩） 亩 土壤养分测定值（mg/Kg） ）
×100
（三）肥料利用率
可利用田间差减法求得： 可利用田间差减法求得： A－b － 肥料利用率（％）＝ ×100％ ％ c×d ×
（五）计划产量指标
1、以地定产 、
农作物对土壤肥力的依存率（％）＝ 无肥区农作物产量 ×100％ ％ 完全肥区农作物产量
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科学计量学的奠基时期
1、几个经典理论的发现
1926年 洛特卡定律：作者分布规律 1934年 布拉德福定律：文献集中与分散规律 1935年 齐夫定律：词频分布规律 fn=c/n2 1 ： a ： a 2… f. r = c
2、两件奠基性大事
德里克· 普赖斯：《巴比伦以来的科学》1961年
《小科学，大科学》
中南大学开放式精品示范课堂
第九讲 定量分析（五）科学计量学
信息安全与大数据研究院 李忠民
知识学习要点
一. 科学计量学的定义
二. 科学计量学的发展历史
三. 科学计量学的作用
四. 科学计量学的具体应用
五. 科学计量学的局限性
一. 科学计量学的定义
科学计量学是一门运用数理统计和信息技术方法对 科学活动的投入、产出和过程进行定量分析，从中找出
科、跨学科、交叉学科）
四元素组合：科学研究的生产率、科技政策分析制定
应用数学方法解决实际问题有三个基本环节
1、将实际问题抽象为数学模型
2、求解数学模型
3、对数学模型的解作出解释和评价，形成原问题的解
实际问题
有无解？
数学抽象
数学模型
求解
实际问题的解
解释和评价
模型的解
举例：国家科研基金发放给什么年龄段的人？
主编：普赖斯（美国）、加菲尔德（美国）、布劳恩
（匈牙 利）、多勃罗夫（苏联） 刊登：科学学、科学交流、科学政策的定量研究
Scientometics（1978）
“我希望，新期刊的创办，将会产生一种控制论上的正反馈， 并且帮助我们大家相互了解各自的研究工作。归根结底，期刊杂 志与其说是让人看的，还不如说是为了让人发表文章的。我觉得， 在我们这个无形学院范围内，应当形成一个大约二三百人的核 心。” ——普赖斯在发刊词上的讲话
3、宏观的数据比较可靠 4、科学计量结果的解释非原问题的唯一解答
二、科学计量的发展史
科学计量学的萌发时期
1、对科学家的统计
德堪多[瑞士]：《二百年来科学和科学家的历史》1873年 高尔顿[英国]：《遗传天赋》1869年 《英国科学家》1874年
2、对科学论文的统计
科尔、伊尔斯：《比较解剖学的历史》 1917年 休姆[英国]：《国际科技文献目录》期刊时序分布 1923年
指数越大，老化越快。自然科学>社会科学
论文间引证与被引证关系
《科学论文的网络》1965
施引方面：15篇ref/篇论文，引用n篇ref的论文几乎呈1/n2下降
被引方面：被引次数越多的文献越少，且当n值较大时，被引 论文数量呈n2.5或n3.0递减 在某一年中，被引和施引之间存在一种平衡，即引文网 络图。在网络图中，必然有密集分布的小条或小块。若研究 清楚，就可绘制科学“地形图”。
尤金· 加菲尔德：《科学引文索引》
1963年
1965年
布拉德福定律
如果将科学杂志按其刊载某个学科主题的论文数 量，以递减顺序排列，就可以在所有这些杂志中区分 出载文率最高的核心区和包含着与核心部分同等数量 论文的随后几区，这时核心区和后继各区中所含的杂 志数成1：a：a2…的关系。
洛特卡定律：
写2篇论文的作者大约是写1篇论文作者数量的 1/4，写3篇论文的作者数量大约是写1篇论文作者数 量的1/9，写n篇论文的作者数量大约是写1篇论文作 者数量的1/n2，所有写1篇论文的作者所占比例大约 是60%。
科学计量学之父— 德里克· 普赖斯（1922-1983）
1. 2. 3. 4. 5. 6.
发现科学增长指数规律 提出论文间引证与被引证关系 创立反映文献老化程度的普赖斯指数 提出普赖斯定律 发展其他经典定律 担当Scientometrics编委
二. 科学计量的发展史
科学计量学的发展时期
1. Scientometrics的创刊和普赖斯奖的设立
fn=c/n2
齐夫定律
如果将一篇较长的文章中的每个词按其出现频次 递减排列，并用自然数给这些词编上等级序号，出 现频次最高的词为1级，其次为2….这样一直到D级， 如果用f表示词在文章中出现的频次，用r表示词的 等级序号，则有f. r = c
科学计量学的理论框架
《巴比伦以来的科学》，1961年，普赖斯在耶鲁大 学系列讲座的讲演集。在第五讲中系统地阐述了科 学增长的指数规律。
科学领域内的文献是按指数增加的，每隔大约10-15年
便增加1倍。每年增长约5%-10%
N=a0 ebt
N: 科学期刊的逐年累积数量 t：以年为单位的时间变量 b: 期刊的连续增长率
a0：期刊统计初始的累计量
发现经过：《伦敦皇家学会哲学论坛》1949、新加坡 《化学文摘》等30多种期刊验证文献量-时间的增长曲线
数学模型：针对或参照某种事物系统的特征或数量依存关 系，采用数学语言，概括地或近似地表现出
来的一种数学结构。
常用的数学模型：微积分方程、图论、几何模型等 常用的软件：SPSS、Bibexcel、Wordsmith Tool
CiteSpace
对模型解的解释和评价
1、解释计量结果，要讲严密的逻辑
2、应遵循同类相比的原则，不可盲目比较
科学活动规律性的一门科学学分支学科
对象：科学研究本身（投入、产出、过程）；文献、事实、事件
方法：数理统计+信息技术
性质：定量研究 目的：揭示科学活动数量上的规律性，为决策服务
典型的科学计量学问题和内容
资金：科研资金投入的最优化 人才：科研人才培养、科研主体实力考察
产出：科学绩效和科研评价
学科：研究重点、发展趋势、学科之间的关系 (多学
Scientometrics的创刊1978年
普赖斯奖的设立1984年
2. 引文分析发展迅速（数量、结构） 3. 数学模型广泛建立 4. 国际科学计量学与信息计量学会成立 5. 数据（信息、知识）可视化
Scientometics（1978）
性质：国际性权威杂志 主办：荷兰Elsevier科学出版公司、匈牙利科学院出版社
科学计量学的理论框架
《小科学，大科学》1963年，普赖斯在布鲁克海文 国家实验室作的讲演集。定量地描述科学的发展 （三大经典定律、普赖斯定律、科学论文半衰期）。
普赖斯定律——高产作者：
撰写全部科学论文数量一半的杰出科学家人数等于 全部科学工作者人数的平方根
普赖斯指数——文献老化程度：
某一知识领域内，年限不超过五年的文献的引文数 量与引文总量之比。用以量度文献的老化速度和程度。